體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)序列磁共振成像在直腸癌診斷中應(yīng)用價(jià)值

韓帥，邵楠楠，曲金榮（河南省腫瘤醫(yī)院，鄭州450008）

體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)序列磁共振成像在直腸癌診斷中應(yīng)用價(jià)值

韓帥，邵楠楠，曲金榮
（河南省腫瘤醫(yī)院，鄭州450008）

目的 初步探討體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（IVIM）序列磁共振成像（MRI）在直腸癌診斷中的價(jià)值。方法 分析33例直腸癌及30例正常直腸組織IVIM參數(shù)，包括標(biāo)準(zhǔn)ADC、D、D*和f、常規(guī)ADC，結(jié)合病理結(jié)果，對(duì)比IVIM各參數(shù)值在直腸正常組織與腫瘤組織間的區(qū)別，進(jìn)一步分析其相關(guān)性及在不同病理T分期中的區(qū)別，通過(guò)繪制IVIM各參數(shù)ROC曲線，明確IVIM各個(gè)參數(shù)、常規(guī)ADC對(duì)直腸癌的診斷效能。結(jié)果 D*、標(biāo)準(zhǔn)ADC及D在直腸癌癌腫及正常直腸組織中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），f在直腸癌癌腫及正常直腸組織中差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。標(biāo)準(zhǔn)ADC與f之間有強(qiáng)相關(guān)性（|r|=0.729，P＜0.05），與D*及D間有低度相關(guān)性（|r|分別為0.488、0.369，P＜0.05）；D與D*之間有中等相關(guān)性（|r|=0.594，P＜0.05）。D*在直腸癌癌腫各病理T分期間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05），D*、標(biāo)準(zhǔn)ADC、D及f的曲線下面積分別為0.799、0.366、0.405及0.489。結(jié)論 IVIM參數(shù)D*對(duì)于直腸癌的診斷效能最好，D有助于術(shù)前評(píng)估直腸癌的惡性程度，IVIM序列MRI能定量反映直腸癌癌腫擴(kuò)散和灌注情況，有助于直腸癌的診斷。

直腸腫瘤；磁共振成像；體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)序列

直腸癌是乙狀結(jié)腸直腸交界處至齒狀線間的惡性上皮腫瘤，為我國(guó)常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤之一。在我國(guó)，隨著人們生活水平的不斷提高，飲食結(jié)構(gòu)與生活方式的改變，環(huán)境污染等因素的影響，直腸癌的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)。直腸癌早期診斷及準(zhǔn)確分期是改善患者預(yù)后、延長(zhǎng)生存期、提高患者生活質(zhì)量的關(guān)鍵。體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（IVIM）序列磁共振成像（MRI）是用于描述體素微觀運(yùn)動(dòng)的成像方法，不僅可提供組織中水分子運(yùn)動(dòng)的定量參數(shù)，還可反映組織灌注情況，能較為真實(shí)地反映組織水分子彌散情況，目前IVIM技術(shù)已用于肝臟、胰腺、腎臟［1～3］等腹部組織的影像學(xué)診斷中，但關(guān)于直腸癌IVIM序列的研究國(guó)內(nèi)報(bào)道較少。2013年6月～2014年9月，我們共對(duì)33例直腸癌患者進(jìn)行IVIM序列MRI檢查，探討IVIM序列各參數(shù)在直腸癌診斷中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 33例直腸癌患者，男20例、女13例；年齡26～80歲，中位年齡67歲?；颊呔?jīng)手術(shù)病理證實(shí)診斷，絨毛狀腺瘤癌變1例，直腸腺癌32例，其中高-中分化腺癌2例，中分化腺癌14例，中-低分化腺癌6例，低分化腺癌3例，管狀乳頭狀腺癌6例，黏液腺癌1例。T分期診斷標(biāo)準(zhǔn)參照美國(guó)國(guó)家癌癥綜合網(wǎng)（NCCN）結(jié)直腸癌診療指南2013年版，T1期（腫瘤侵犯直腸黏膜層）3例；T2期（腫瘤侵犯肌層）15例；T3期（腫瘤穿透肌層至漿膜下或侵犯無(wú)腹膜覆蓋的直腸旁組織）12例；T4期（腫瘤穿透臟層腹膜或直接侵犯、粘連于其他臟器）3例。搜集同一時(shí)期30例因其他疾病于本院就診的直腸正常者作為對(duì)照組，男19例、女11例，年齡26～80歲，中位年齡62歲。均無(wú)相應(yīng)直腸病變的臨床癥狀和體征，MRI掃描顯示直腸壁厚薄均勻，周?chē)鹃g隙清晰。本研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)討論同意，無(wú)需簽署知情同意書(shū)。

1.2 IVIM序列MRI掃描方法 直腸癌患者于檢查前1 d流質(zhì)飲食，服用硫酸鎂或果導(dǎo)片清潔腸道，檢查前1 h飲水充盈膀胱，上檢查床前10～15 min肌注654-2 10 mg；檢查時(shí)患者平躺，進(jìn)行MRI常規(guī)序列掃描，并增加IVIM序列掃描。采用美國(guó)GE Healthcare Signa HDXT 3.0T MRI掃描儀，Torso線圈?；颊哐雠P位，足先進(jìn)。主要檢查序列包括患者常規(guī)采集屏氣T1WI序列，T2WI抑脂序列、DWI序列及LAVA動(dòng)態(tài)增強(qiáng)序列，之后均進(jìn)行IVIM序列掃描。ZOOM-EPI IVIM序列：b值：0、50、100、200、400、600、800、1 200 s/mm2。TR 2 000 ms，TE 87 ms，采集矩陣128×128，F(xiàn)OV 38 cm×38 cm，層間隔0.5 mm，層厚5.0 mm，激勵(lì)次數(shù)8次。所有數(shù)據(jù)由2名具有5年以上影像診斷經(jīng)驗(yàn)的主治醫(yī)師雙盲法閱片并進(jìn)行測(cè)量，Kappa值為0.728，一致性好。IVIM序列傳至GE Work Station 4.4工作站，采用相應(yīng)軟件包進(jìn)行處理，得到標(biāo)準(zhǔn)ADC、真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)（D）、灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)（D*）及灌注分?jǐn)?shù)（f）四個(gè)參數(shù)的偽彩圖像，在IVIM序列上選取ROI，并在各參數(shù)偽彩圖相應(yīng)位置自動(dòng)生成參數(shù)數(shù)值。ROI選取標(biāo)準(zhǔn)：ROI根據(jù)病變范圍選取圓形或不規(guī)則形，直腸癌患者選取直腸癌癌腫的中心實(shí)質(zhì)部分，盡量避開(kāi)腫瘤邊緣部分及中心壞死囊變區(qū)；直腸正常者選擇直腸壁最大層面進(jìn)行測(cè)量，以避免光子效應(yīng)及容積效應(yīng)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)軟件。采用Kappa值檢驗(yàn)一致性，Kappa＜0.40為一致性差；0.41～0.75為一致性好；＞0.75為一致性非常好。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析直腸癌癌腫及正常直腸組織間IVIM序列參數(shù)值的差異；采用Pearson雙側(cè)檢驗(yàn)法計(jì)算D、D*和f及標(biāo)準(zhǔn)ADC各參數(shù)值間的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)|r|≥0.8認(rèn)為高度相關(guān)，0.5≤|r|＜0.8中度相關(guān)，0.3≤|r|＜0.5低度相關(guān)，|r|＜0.3相關(guān)程度極弱，可視為不相關(guān)。采用單因素方差分析檢驗(yàn)各參數(shù)在各病理T分期中的區(qū)別。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 直腸癌癌腫與正常直腸組織IVIM參數(shù)值比較 直腸癌癌腫標(biāo)準(zhǔn)ADC及D低于正常直腸組織，D*高于正常直腸組織，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），直腸癌癌腫組織的f雖低于正常直腸組織，但兩者間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表1。

表1 直腸癌癌腫與正常直腸組織IVIM參數(shù)值比較±s）

表1 直腸癌癌腫與正常直腸組織IVIM參數(shù)值比較±s）

組織來(lái)源n標(biāo)準(zhǔn)ADC （×10-5mm2/s）D D*（×10-5mm2/s）（×10-5mm2/s）f直腸癌癌腫330.18±0.030.08±0.032.30±0.400.51±0.01正常直腸組織300.20±0.050.10±0.051.90±0.400.52±0.12 t 2.3242.4504.3554.380 P 0.0250.0180.0000.663

2.2 IVIM各參數(shù)間相關(guān)性分析及對(duì)直腸癌診斷效能的比較 標(biāo)準(zhǔn)ADC與f間有強(qiáng)相關(guān)性（|r|為0.792，P＜0.01），與D*及D之間有中等～弱相關(guān)性（|r|分別為0.488、0.369，P＜0.05），D與D*間有中等相關(guān)性（|r|為0.594，P＜0.05），見(jiàn)表2。進(jìn)一步繪制標(biāo)準(zhǔn)ADC、D、D*和f的受試者工作特征曲線（ROC），結(jié)果如圖1所示。ADC、D、D*和f的曲線下線面積（AUC）分別為0.366、0.405、0.799、0.489。根據(jù)敏感度與特異度之和的最大值選定最佳診斷閾值，ROC分析表明，D*診斷閾值為1.98× 10-3mm2/s，在該閾值時(shí)，診斷直腸癌的敏感度為81.8%，特異度為63.3%。

表2 IVIM各參數(shù)值之間相關(guān)性分析結(jié)果

圖1 直腸癌IVIM各參數(shù)ROC曲線

2.3 IVIM各參數(shù)值與病理T分期的關(guān)系 病變IVIM各參數(shù)與病變T分期的關(guān)系如表3所示。D隨著病變的T分期增高而降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；而標(biāo)準(zhǔn)ADC、D*值、f值與疾病的分期無(wú)關(guān)（P均＞0.05）。

表3 IVIM各參數(shù)值與病理T分期的關(guān)系（±s）

表3 IVIM各參數(shù)值與病理T分期的關(guān)系（±s）

病理T分期n標(biāo)準(zhǔn)ADC （10-5mm2/s）D D*（10-5mm2/s）（10-5mm2/s）f T4期30.190±0.0200.060±0.0302.200±0.2000.544±0.095 T3期120.190±0.0400.070±0.0301.900±0.4000.534±0.104 T2期150.180±0.0400.100±0.0201.800±0.9000.463±0.152 T1期30.200±0.0300.130±0.0303.200±0.5000.459±0.056 P 0.8500.0050.4200.486

3 討論

IVIM序列是Le等［4］于20世紀(jì)80年代首次提出的，該序列采用雙指數(shù)模型，其理論基礎(chǔ)是自旋回波信號(hào)對(duì)于分子運(yùn)動(dòng)的敏感性，該理論假設(shè)血液的微循環(huán)是一種無(wú)條理的、非一致性的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，認(rèn)為血液受磁化矢量影響而發(fā)生相位位移，最終導(dǎo)致信號(hào)衰減，從而運(yùn)用多個(gè)b值進(jìn)行擴(kuò)散信號(hào)的采樣，并采用雙指數(shù)擬合分析，通過(guò)非線性最小二乘法加以整合出有關(guān)參數(shù)——表面擴(kuò)散系數(shù)，又從中分出四個(gè)參數(shù)，即標(biāo)準(zhǔn)ADC、D、D*及f，理論上認(rèn)為D*反映細(xì)胞外水分子的假擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，即組織的灌注特性；D是相對(duì)較真實(shí)反映組織中水分子的擴(kuò)散狀態(tài)；標(biāo)準(zhǔn)ADC反映組織的擴(kuò)散和灌注綜合作用［5］，而f值反映D和D*兩者間作用權(quán)重。

自20世紀(jì)90年代后期以來(lái)IVIM才逐漸用于人類(lèi)的各器官及系統(tǒng)的研究，以腦部最為突出。而隨著影像掃描技術(shù)的發(fā)展，IVIM技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于腹部［6］，不僅可用于較大的組織及器官，例如肝臟、腎臟等，還能用于較小的組織器官，例如可用于鑒別涎腺腫瘤性質(zhì)［7］、評(píng)價(jià)頸部淋巴結(jié)良惡性，并可以對(duì)鑒別乳腺、鼻咽［8，9］等腫瘤的性質(zhì)有很大幫助。但I(xiàn)VIM技術(shù)在空腔臟器，尤其是直腸腫瘤中的研究在國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)報(bào)道。

本研究結(jié)果顯示直腸癌癌腫標(biāo)準(zhǔn)ADC、D均低于正常直腸組織，這與其他腫瘤的研究結(jié)果一致［10～12］，說(shuō)明直腸癌癌腫擴(kuò)散受限較正常直腸組織明顯，這可能與直腸癌癌腫組織與正常直腸組織相比，癌腫組織的血液微循環(huán)增加，腫瘤的細(xì)胞結(jié)構(gòu)更為致密、排列更加紊亂有關(guān)，因此可認(rèn)為這一結(jié)果提示直腸癌和其他惡性腫瘤有類(lèi)似的細(xì)胞擴(kuò)散狀態(tài)。理論上認(rèn)為D*主要通過(guò)對(duì)組織局部微循環(huán)血流灌注速度進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)達(dá)到反映局部組織血流灌注狀態(tài)的目的，本研究發(fā)現(xiàn)直腸癌癌腫組織D*高于正常直腸組織，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，進(jìn)一步證實(shí)D*與組織微血管灌注豐富程度有關(guān)。為了解四個(gè)參數(shù)對(duì)直腸癌的診斷效能，本研究進(jìn)一步繪制直腸癌標(biāo)準(zhǔn)ADC、D、D*和f四個(gè)參數(shù)的ROC，研究發(fā)現(xiàn)AUC（D*）最大，對(duì)直腸癌的診斷效能最好，具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。

本研究進(jìn)一步分析各參數(shù)與不同病理T分期中的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著直腸癌癌腫惡性程度的增高，D逐漸降低，兩者間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，此與其他學(xué)者的研究結(jié)果一致［13，14］，原因可能是隨著直腸癌腫瘤惡性程度的增加，腫瘤細(xì)胞密度增加，細(xì)胞排列愈發(fā)紊亂，對(duì)水分子的擴(kuò)散限制更加明顯，從而導(dǎo)致D的降低，這一現(xiàn)象提示IVIM參數(shù)D不僅對(duì)于診斷直腸癌有一定價(jià)值，更有助于術(shù)前評(píng)估直腸癌的惡性程度，這對(duì)臨床醫(yī)師對(duì)患者制定合適的治療方案有重要的臨床指導(dǎo)價(jià)值。因此可預(yù)測(cè)IVIM序列將來(lái)能作為一種補(bǔ)充序列，結(jié)合常規(guī)序列，從而有助于提高直腸癌的診斷及術(shù)前評(píng)估的準(zhǔn)確性，尤其對(duì)那些懷孕、腎功能不全及對(duì)造影劑嚴(yán)重過(guò)敏的患者有重要意義。

本研究尚有不足之處，樣本量稍顯不足，尤其是T1期與T4期病例數(shù)相對(duì)較少，有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)結(jié)果存在一定的偏差，需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量。另外，本研究為初步研究，僅與常規(guī)MR平掃序列相結(jié)合，未能與其他序列（如灌注加權(quán)成像、動(dòng)態(tài)增強(qiáng)等）結(jié)合、對(duì)照，需要進(jìn)一步探討、研究。

綜上所述，IVIM序列MRI技術(shù)除了對(duì)腫瘤擴(kuò)散能提供更客觀準(zhǔn)確的信息外，還可以非侵入性方式獲得腫瘤灌注的相關(guān)信息，具有很好的臨床應(yīng)用前景。本研究分析發(fā)現(xiàn)直腸癌癌腫的D*較正常直腸組織增高，D*對(duì)直腸癌有較高的診斷效能，而D有助于術(shù)前直腸癌癌腫的惡性程度評(píng)估，因此初步認(rèn)為IVIM序列對(duì)于直腸癌的診斷及術(shù)前評(píng)估有重要的臨床價(jià)值。

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1002-266X（2016）25-0064-03

曲金榮（E-mail：qjryq@126.com）

2015-11-19）